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双阀芯控制在液压多路换向阀中的应用

日期：2013-01-27

传统换向阀的进出油口控制经过多路换向阀一根阀芯来停止，两油口听启齿对应关系早在阀芯设计加工时已肯定，在运用过程中不可能修正，多路换向阀从而使得经过两油口的流量或压力不能停止独立控制，互不影响。
 随着微处置控制器、多路换向阀传感器元件本钱的降落，控制技术的不时完善，使得双阀芯控制技术在工程机械范畴得以应用。英国Utronics公司应用本人的技术及专利优势研制出双阀芯多路换向阀，已普遍应用于JCB、Deere、DAWOO、CASE等公司的发掘机、*车、装载机及发掘装载机等产品上。多路换向阀为顺应中国工程机械产品对液压系统功用请求。稳定性以及自动化控制水平的不时进步，Utronics公司产品适时进入中国市场，多路换向阀现已初步完成厦工（5t）装载机、詹阳（8t）发掘机样机调试并进入实验阶段。
 1、传统单阀芯换向阀的缺陷
 传统的单阀芯换向阀所组成多路换向阀的液压系统难以合了解决好以下功用和控制之间存在的矛盾：
 （1）液压系统设计时为进步系统稳定性，多路换向阀减少负载变化对速度的影响，要么牺牲局部我们想完成的功用，要么增加额外的液压元件，多路换向阀如调速阀、压力控制阀等，经过增加阻尼，进步系统速度刚度来进步系统的稳定性。多路换向阀但是这样元件的增加又会降低效率，糜费能源；还会使得整个系统的可*性降低、增加本钱。
 （2）由于换向构造的特殊性，使得用户在完成某一功用时必需购置相应的液压元件，多路换向阀再加上工程机械厂家会依据不同最终用户请求设计出相应的功用，这样会形成消费厂家采购同类、多规格的液压控制元件来满足不同功用请求的需求，多路换向阀不利于产品通用化及产品管理，同时会大大进步产品本钱。
 （3）由于执行机构进出液压油经过一根阀芯停止控制，单独控制执行机构两侧压力是不可能的。多路换向阀因而，出油侧背压作用于执行机构运动的反方向，随着出油侧背压升高，为保质执行机构的运动，必需进步进油侧压力。多路换向阀这样会使得液压系统耗费的功用增加，效率低，发热增加。
 采用双阀芯技术的液压系统，多路换向阀由于执行机构进出油侧阀口阀芯位置及控制方式各自独立，互不影响，这样经过对两阀芯控制方式的不同组合，应用软件编程能很好处理传统单阀系统不能处理的问题，多路换向阀同时还能够随便完成传统液压系统中难以完成的功用。
 2、双阀芯换向阀的两种根本控制战略
 由于双阀芯换向两油口控制的灵敏性，两油口可分别采取流量控制、压力控制或流量压力控制。正面引见两种简单的控制战略。
 （1）负载方向在整个工作过程多路换向阀中坚持不变
 我们晓得，关于汽车起重机、发掘机、装载机等而言，其液压缸在整个工作过程中负载方向一直维持不变。多路换向阀下面以起重机变幅液压缸为例来讨论双阀芯的控制战略。
 起重机变幅缸在工作过程中其受力，多路换向阀负载方向一直坚持不变，多路换向阀因而我们能够采取液压缸有杆控用压力控制、无杆腔用流量控制的控制战略。
 无杆腔流量控制是经过检测衔接到无杆腔侧阀前后两侧的压差，再依据所需流入或流出流量的几，多路换向阀计算出阀芯启齿大小；有杆腔侧采用压力控制，使该侧维持一个低值的压力，使得愈加节能、高效。
 由于我们在无杆腔采用了流量控制多路换向阀，因而原控制系统中所用的均衡阀可用一个液控单向阀来替代。多路换向阀这样可消弭因均衡阀所带来的系统不稳定，从而进步系统稳定性。
 （2）负载方向在工作过程中发作改动
 在这种状况下，多路换向阀采取“进油侧压力控制，出油侧流量控制”，在液压缸有杆腔侧用压力控制，多路换向阀无杆腔侧有流量控制。
 如负载方向不变，多路换向阀由于出油侧采取了流量控制，我们可将双向均衡阀用液控单向阀来交换，从而进步系统的稳定性。进油侧用压力控制器来维持一个较低的参考压力，多路换向阀一方面进步系统效率，另一方面使系统不发作气穴。
 为了使负载方向变化的工作机构能得到很好控制，多路换向阀另外一个PI控制器将被运用到有杆腔的压力控制器中，当负载方向改动后，无杆腔的压力将减小；假如仍将有杆腔维持一个很低的压力，当负载很大时，多路换向阀液压缸将向反方向运动。此时我们可用所增加的PI控制器监视无杆腔压力的变化，当PI控制器检测到无杆腔压力低于所设定的参考值时，多路换向阀将进步有杆腔压力控制器所设定的压力，从而保证系统的正常工作。
 3、Ultronics液压控制系统
 Ultronics公司是一家集设计、多路换向阀研讨和制造的电子液压技术公司。其液压控制系统采用了CAN总线通讯，双阀芯控制技术，经过两个阀芯的组合控制，可完成对执行机构多种控制，以进步系统的稳定性，降低能源损耗，多路换向阀同时还可使得系统愈加简单，降低本钱，加快产品开发速度，这些都是传统的电子系统所不能做到的。
 Ultronics控制系统的硬件普通由支配手柄、多路换向阀电控单元ECU、调理阀、双阀芯液压阀组和外接传感器或开关等组成，其间经过CAN总线通讯，多路换向阀液压阀组为电控系统与液压系统的交汇点，系统的另一个重要组成局部就是软件。
 手柄为光电非接触方式，多路换向阀最多可带4个比例输出或2个比例输出和最多5个开关。开关有比例式和自锁式供选择。其防护等级到达了IP67。手柄的延时特性多路换向阀、输出曲线和死区等可经过专用软件JoyVal停止修正。
 电控单元ECU其供电压有12V和24V两种，多路换向阀25路和50路两种接口，提供模仿与数字输入、输出接口，同时该电控单元还提供了CAN信接口，使得系统能够接纳传感器或控制信号或与其它系统停止衔接。ECU中存储了系统控制所需的一切应用程序，该应用程序可未来自于手柄或衔接于ECU上的其它器件和信号（如传感器检测信号、发起机控制系统信息等），多路换向阀经处置后转换成各个阀芯动作的指令。
 Ultronics控制系统的关键在多路换向阀于其共同的双阀芯控制技术，每片阀有两个阀芯，相当于将一个三位四通阀变成两个三位三通阀的组合，两个阀芯既可单独控制，也可依据控制逻辑停止成对控制，并且两个工作油口都有压力传感器，每一个阀芯都有位置传感器，经过对传感信号的闭环控制能够分别对两路液压油的压力或流量停止控制，具有很高的控制精度，多路换向阀经过不同的组合能够得到许许多多的控制计划，以满足系统的需求。
 每片阀都有两个完好的设置好的混合信号ASIC（模仿型专用集成电路）和一个RISC（精简指令处置器）。多路换向阀这些控制器给传感器提供鼓励和补偿、给控制传动安装提供动力、提供阀芯控制软件以及CAN总线通讯。阀芯动作控制战略以及详细的参数可由用户依据被控执行元件的请求停止设置或修正。控制阀接纳到指令后，其内嵌式处置器就运转阀芯动作控制软件完成设定的机能，多个阀间的功用谐和是由ECU完成的，多路换向阀从而完成复杂的系统功用。这种分级控制方式使系统的应用具有十分好的灵敏性，多路换向阀同时易于构建复杂的控制系统
 Ultronics控制系统功用的多样性是经过应用软件完成的，经过有针对性的编制控制软件。Ultronics控制系统可完成的功用是极端普遍的。履带发掘机、多路换向阀轮式发掘机、装载机等先进机型在操作温馨性、作业效率、作业本钱耗费、毛病诊断、环境维护等方面所做的努力，比方发起机状态与液压系统的顺应控制、特定作业功用等，采用Ultronics系统都可完成。
 总之，经过CAN总线通讯、多路换向阀共同的双阀芯构造和压力、位移传感器的应用以及压力或流量的闭环控制技术、Ultronics公司的电子液压控制系统使工程机械控制系统在功用的多样性、完成的灵敏性、较低的性价比以及控制理念、维修形式等诸多方面都将引发一次反动性的变化。